斜拉橋鋼箱梁維修加固施工

田 改 枝

(山西路橋第三工程有限公司，山西 忻州 034000)

斜拉橋鋼箱梁維修加固施工

田 改 枝

(山西路橋第三工程有限公司，山西 忻州 034000)

介紹了海河大橋的工程概況，分析了該大橋鋼箱梁內(nèi)與開口段的主要病害類型，并從鋼箱梁橫隔板加固、U肋腹板開裂加固、現(xiàn)場焊接等方面，闡述了鋼箱梁的維修加固方案，以延長橋梁的使用年限。

斜拉橋，鋼箱梁，橋面板，U型肋，維修加固

1 工程概況

海河大橋主橋為鋼混接合梁獨塔斜拉橋，為310 m(主跨)+190 m(邊跨)=500 m，主塔墩為21號墩，兩邊墩分別為17號、22號墩，邊跨設(shè)3個輔助墩，墩號分別為18號、19號、20號，將邊跨分為4孔，跨徑組合為(3×48+46)m，橫向橋面全寬23 m。

圖1為橋位布置圖。

鋼箱梁的結(jié)構(gòu)特點和主要尺寸：鋼箱梁按索距劃分標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長16 m，共劃分為20個節(jié)段，節(jié)段與節(jié)段間采用螺栓連接，鋼箱梁大部分梁段處于5 000 m半徑的豎曲線上。

鋼箱梁橫斷面為雙箱并列，中間以橫梁連接，順橋向橫梁間距3.2 m，橋梁中線處梁高3.0 m，到人行道外緣減為1 m。人行道外緣設(shè)導(dǎo)風(fēng)嘴以提高抗風(fēng)性能。箱梁頂寬23.0 m，斜拉索中距22.3 m，鋼箱梁橋面板頂板一般段鋼板厚度14 mm。梁體橫向分3塊，中塊寬7.3 m為底面開口段，兩側(cè)箱梁寬9.077 m。

橋面板U肋橫向布置36道，上下游側(cè)箱室內(nèi)頂板各布置12道，中間開口段布設(shè)12道，U肋開口30 cm，間距30 cm，板材厚6 mm，見圖2。

主塔：主塔外觀為鉆石形，總高167.3 m，塔柱采用中空形式，具體塔柱形式見圖3，圖4。

2 鋼箱梁病害

1)鋼箱梁內(nèi)主要病害：橫隔板開裂、U型肋開裂、焊縫開裂、橋面板開裂。

a.橫隔板開裂。橫隔板開裂均出現(xiàn)在中空式普通橫隔板上，裂縫主要出現(xiàn)在U肋穿橫隔板掏空弧段處及橫隔板豎向加勁肋上端。

b.U型肋與橫隔板間焊縫開裂。U型肋與橫隔板間焊縫開裂主要出現(xiàn)在中空式普通橫隔板上，拉索錨固的實心橫板上出現(xiàn)的焊縫開裂病害較少，U肋與橫隔板間的裂縫開裂出現(xiàn)在掏空弧段起焊段，箱梁內(nèi)行車道范圍內(nèi)U肋與橫隔板間腳趾焊縫均存在開裂病害。

橫隔板上裂縫出現(xiàn)位置示意圖見圖5。

c.U型肋與頂板間焊縫開裂。U型肋與頂板間焊縫開裂出現(xiàn)位置見圖6。

d.U型肋腹板開裂。

e.橋面板鋼板開裂。橋面板頂板開裂順橋向出現(xiàn)在橫隔板交接處。

2)鋼箱梁開口段主要病害：U型肋開裂、焊縫開裂。

3 鋼箱梁維修加固施工方案

鋼箱梁分為箱室內(nèi)維修和開口段維修，維修時所用的鋼夾板、U肋在加工廠內(nèi)進(jìn)行。開口段利用檢車天車搭設(shè)平臺進(jìn)行維修。

1)鋼箱梁橫隔板加固施工方案。本次橫隔板加固采取夾板方式進(jìn)行加固，栓接方式采用高強螺栓進(jìn)行連接。鋼夾板在加工廠內(nèi)制作，打孔采用激光切割工藝，保證孔精準(zhǔn)度。現(xiàn)場栓接時先將鋼夾板固定在設(shè)計的加固位置，再用磁力鉆進(jìn)行橫隔梁打孔作業(yè)，最后進(jìn)行高強螺栓的施擰，見圖7。

2)U肋與橋面板間焊縫開裂加固施工方案。U肋與橋面間焊縫開裂病害，應(yīng)對相應(yīng)開裂部位的橋面鋪裝剔除后，檢查相應(yīng)部位的橋面板母材是否開裂，確定對應(yīng)U肋與橋面間焊縫開裂病害維修方法。

對于U肋與橋面板間焊縫開裂的病害，采用箱梁內(nèi)角焊縫焊接。

3)U肋腹板開裂加固施工方案。

a.U肋與橫隔板連接處。U肋與橫隔板連接處U肋腹板開裂病害，采用外貼“L”形鋼板局部加固，加固鋼板的連接設(shè)計為“L”形鋼板與橫隔板和U肋均采用高強螺栓連接。

b.U肋腹板開裂。U肋腹板開裂及U肋與橋面板焊縫開裂延伸至腹板開裂病害，采用局部U肋重新制作，并與原有U肋焊接。

4)U肋與橫隔板連接處焊趾焊縫開裂施工方案。U肋橫隔板間腳趾焊縫開裂病害，采用局部焊縫清理，重新焊接維修。

5)橋面板母材開裂加固施工方案。橫隔板頂端橋面板母材開裂病害，采用橋面貼鋼板局部加固。

6)鋼箱梁開口段維修加固施工方案。施工部位位于橋下，橋梁底板距海河河面凈高40多米，工程施工部位無施工工作面。施工部位只能通過僅有的一部檢修小車進(jìn)行人員、設(shè)備、材料等輸送。檢修小車距離需維修焊縫凈高為5 m。河面經(jīng)常有船通過，施工期間需做好防墜落措施。風(fēng)力大，需做好相應(yīng)焊接質(zhì)量措施及施工安全措施。

我單位根據(jù)現(xiàn)場現(xiàn)有施工環(huán)境，考慮施工工期及施工安全等因素制定了以下施工方案：

在施工區(qū)域范圍內(nèi)T字腹板之間搭設(shè)井字架腳手架，架子寬度為橫梁檔距3 200 mm。長度為8 000 mm，橫橋向通長布置。腳手架上方滿鋪50 mm跳板，并在跳板上方鋪設(shè)防火布即作為作業(yè)施工平臺又作為安全防護(hù)平臺使用。并利用兩側(cè)鋼箱梁做支點，鋪設(shè)高空作業(yè)防墜落安全網(wǎng)。平臺的鋪設(shè)根據(jù)現(xiàn)場施工進(jìn)度進(jìn)行。在施工第一階段，只鋪設(shè)第一階段施工作業(yè)平臺，待第一階段施工完成后，再鋪設(shè)第二階段施工平臺。

a.U肋與橋面板間焊縫開裂。U肋與橋面間焊縫開裂病害，應(yīng)對相應(yīng)開裂部位的橋面鋪裝剔除后，檢查相應(yīng)部位的橋面板母材是否開裂，確定對應(yīng)U肋與橋面間焊縫開裂病害維修方法。對于U肋與橋面板間焊縫開裂的病害，采用箱梁內(nèi)角焊縫焊接。

b.U肋腹板開裂。U肋腹板開裂及U肋與橋面板焊縫開裂延伸至腹板開裂病害，采用局部U肋重新制作，并與原有U肋焊接。

7)現(xiàn)場焊接。本次施工焊接采用CO2氣體保護(hù)焊，焊接變形小，焊接質(zhì)量較高。對鐵銹敏感性小，焊縫含氫量相對來講大大減少，抗裂性提高。由于焊接施工作業(yè)時焊接電流密度較大，這樣施焊時電弧熱量的利用率就相對較高，以及焊后不需清渣，因此提高了生產(chǎn)率。與普通的焊條電弧焊相比較而言，CO2焊的生產(chǎn)率要高2倍～4倍。可最大程度縮短施工工期。

焊接殘余應(yīng)力消除的工藝有很多種，常用的有焊件整體/局部高溫回火、機械振動消應(yīng)力法、超聲波錘擊消應(yīng)力法等，根據(jù)本橋鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求及施工特點，對比幾種常用的消除殘余應(yīng)力方法，采用超聲波錘擊法進(jìn)行焊接殘余應(yīng)力的消除。

焊接完成后，進(jìn)行100%無損檢測。經(jīng)檢測合格后，進(jìn)行防腐刷漆。并對現(xiàn)場施工垃圾進(jìn)行清理。

8)高強螺栓的施工。

9)鋼結(jié)構(gòu)施工注意事項。

a.鋼箱梁各項維修工作應(yīng)做好統(tǒng)籌安排，避免相互干擾，影響施工質(zhì)量和進(jìn)度。

b.焊接焊縫、打鋼夾板施工時，應(yīng)禁止車輛通行。

c.焊條應(yīng)采用低氫性或超低氫性焊條，焊條在使用前必須烘干。

d.高強螺栓的栓桿長度按下式計算：

L=∑δ+H1+2δ1+(5mm～7mm)。

其中，∑δ為被連接鋼板的總厚度；H1為螺母高度；δ1為墊圈高度；5mm～7mm為預(yù)留量。

e.高強螺栓穿孔施工時，應(yīng)人工穿入孔內(nèi)，不得使用器械強行敲入，螺栓穿入方向應(yīng)保持一致，以便操作和養(yǎng)護(hù)檢查。安裝高強螺栓采用扭矩法進(jìn)行，高強螺栓施工前應(yīng)進(jìn)行螺栓扭矩系數(shù)的試驗，求出數(shù)理統(tǒng)計值作為施擰依據(jù)。節(jié)點中心附近的螺栓應(yīng)優(yōu)先予以緊固，使之承受部分恒載，后以此為中心向周圍殘差進(jìn)行緊固，四周端部螺栓在其余螺栓全部緊固完成后最后擰緊，使受力均勻。施工中，必須確保其達(dá)到設(shè)計預(yù)應(yīng)力值。M22高強螺栓預(yù)應(yīng)力要求190kN。

f.施工期間應(yīng)在箱梁內(nèi)安裝通風(fēng)、照明、防火等安全設(shè)備，保證人員安全。

[1]JTG/TJ23—2008，公路橋梁加固施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2]GB50017—2003，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[3] GB 50661—2011，鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范[S].

[4] GB 50205—2001，鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范[S].

[5] JGJ—91，鋼結(jié)構(gòu)高強螺栓連接的設(shè)計、施工及驗收規(guī)程[S].

Maintenance reinforcement construction of steel-box girder of cable-stayed bridge

Tian Gaizhi

(ShanxiHighwayBridge3rdEngineeringCo.,Ltd,Xinzhou034000,China)

The thesis introduces Haihe bridge engineering conditions, analyzes major diseases types of the bride steel box girder inner and opening section, and illustrates the steel-box girder maintenance reinforcement scheme from aspects of steel-box girder horizontal-isolation board reinforcement, U-style rib board cracking reinforcement and filed wielding, with a view to prolong the bridge serving life.

cable-stayed bridge, steel-box girder, deck board, U-style rib, maintenance reinforcement

1009-6825(2017)03-0178-03

2016-11-14

田改枝(1976- )，女，工程師

U445.7

A